CN111554160A - 一种电气火灾演示箱及其演示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电气火灾演示箱及其演示方法，所述演示箱包括主控模块、至少一个故障模块、显示装置、电源以及变压器，所述电源通过变压器转换为安全电压以后与主控模块的电源接口连接，所述故障模块以及显示装置分别与主控模块连接；当操作者将故障模块接入电气火灾演示箱线路时，主控模块检测到故障模块的接入信号，显示装置显示故障模块接入后的现象，模拟电气线路处于不同故障；本发明的优点在于：所有人体触摸、交互区域均采用安全电压，不会引发触电事故，不存在安全隐患。

Description

一种电气火灾演示箱及其演示方法

技术领域

本发明涉及电气安全培训领域，更具体涉及一种电气火灾演示箱及其演示方法。

背景技术

近年来，电气火灾事故持续高发，电气火灾在每年火灾总数中的占比达到30％以上，造成的经济损失占比超过40％，且呈现逐年递增的趋势。2010年8月28日下午2时50分，沈阳市铁西区万达商业广场售楼处发生火灾，火灾原因为沙盘模型电路故障。2012年6月30日下午16时，天津蓟县县城莱德商厦发生火灾，火灾原因为空调电源线发生短路。2015年1月2日，哈尔滨北方南勋陶瓷大市场仓库火灾，火灾原因为电暖气导致线路过负荷引发火灾。2015年5月25日，河南鲁山康乐园老年公寓火灾，火灾原因为电气线路接触不良。2018年8月25日凌晨4时哈尔滨北龙汤泉休闲酒店有限公司“8·25”重大火灾事故，火灾原因为风机盘管机组电气线路短路。对于电气火灾的危险性社会大众已经有了深刻的认识，但对电气火灾产生的机理和诱发因素还不太清楚。目前尚无有效防止电气火灾发生的措施和技术。

应急管理部四川消防研究院所针对电气火灾危害推出一款电气火灾模拟实验箱，其专利申请名称为一种电气火灾多发和抑制电气引火源的演示平台，专利申请号201711134367.2，包括第一电源接入区、第二演示区、第三负荷加载显示区；在第二演示区有共三大类(九小类)可产生引火源的电气故障和引火源引燃可燃物引发火灾的实验模块，主要用于电气短路(直接短路、潮湿路径短路、炭化路径短路)、过负荷(异常增大功率、导线堆积)、接触不良(异常发热、故障电弧)、漏电(对地短路)等电气故障方面的功能展示。但是该专利申请产品以实体电气线路维实验对象，并采用市电AC 220V作为实验电压，存在安全隐患，并且产品适合专业领域教学使用，专业性强，交互性差，实验内容需要专业人员操作和讲解，对社会大众电气火灾消防宣传不适用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术电气火灾演示箱及演示方法存在安全隐患的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种电气火灾演示箱，包括主控模块、至少一个故障模块、显示装置、电源以及变压器，所述电源通过变压器转换为安全电压以后与主控模块的电源接口连接，所述故障模块以及显示装置分别与主控模块连接；

当操作者将故障模块接入电气火灾演示箱线路时，主控模块检测到故障模块的接入信号，显示装置显示故障模块接入后的现象，模拟电气线路处于不同故障。

本发明注重体验和交互，电源通过变压器转换为安全电压以后与主控模块的电源接口连接，所有人体触摸、交互区域均采用安全电压，不会引发触电事故，不存在安全隐患。

进一步地，所述故障模块包括短路模块、过负荷模块、漏电模块以及接触不良模块，短路模块、过负荷模块、漏电模块或者接触不良模块中一个或多个故障模块接入电气火灾演示箱线路。本发明只要操作者将短路模块、过负荷模块、漏电模块、接触不良模块或者可燃物模块接入不同场景的电气火灾演示箱线路即可模拟不同类型的电气故障及火灾发生和蔓延情况，本发明中模拟场景、模拟电路已经搭接好，操作人员可根据自己对用电安全的理解，将各模块放入电气火灾模拟演示箱线路上即可，不需要专业人士搭接电路，同时通过显示装置显示模块接入以及火灾蔓延现象，直观展示整个实验过程，整个操作过程无需要专业人员操作和讲解，适用于对社会大众进行电气火灾消防宣传。

更进一步地，所述显示装置包括第一LED灯，所述短路模块包括第一配电箱和短路单元，短路单元包括一段第一电缆、短路插件以及第一RFID芯片，所述第一LED灯以及第一配电箱均与主控模块连接，第一LED灯与主控模块连接线上接有开关传感器，电气火灾演示箱的线路上包括RFID天线，所述短路单元放置于电气火灾演示箱的线路上时，RFID天线与第一RFID芯片通讯，主控模块感知到短路单元，所述第一电缆、第一LED灯以及第一RFID芯片均封装在透明的第一壳体内，所述开关传感器布置在第一壳体外部，所述短路插件活动卡接在所述第一壳体上且位于第一电缆正上方，按下短路插件时，触碰开关传感器，第一LED灯点亮，同时第一配电箱内的断路器发出跳闸动作。

更进一步地，所述过负荷模块包括第二配电箱和过负荷单元，所述显示装置还包括第二LED灯，所述过负荷单元包括第二电缆、若干串联的插线板以及若干负载，所述第二配电箱通过第二电缆连接若干串联的插线板，第二电缆由透明或者半透明凝胶包裹第二LED灯，第二LED灯以及第二配电箱均与主控模块连接，若干负载均内置第二RFID芯片，负载具有第一插头，插线板具有若干插孔，第一插头插入插线板的插孔，RFID天线与第二RFID芯片通讯，主控模块感知到过负荷单元，当接入第二线缆的负荷超出主控模块预设的负荷值时，第二LED灯点亮，模拟过负荷，同时第二配电箱内的断路器发出跳闸动作。

更进一步地，所述显示装置还包括第六LED灯和第七LED灯，所述接触不良模块包括第三配电箱和接触不良单元，所述接触不良单元包括第三电缆、第二插座、第二插头以及第三插头，第三配电箱通过第三电缆与第二插座连接，所述第二插头以及第三插头的外壳均为透明或者半透明，第二插头内置与主控模块连接的第六LED灯以及第四RFID芯片，第三插头内置与主控模块连接的第七LED灯以及第五RFID芯片，第二插头插入第二插座时，主控模块感应到第四RFID芯片，控制第六LED灯呈红色且随时间延长亮度逐渐增强，模拟接触不良故障发热现象，第三插头插入第二插座时，主控模块感应到第五RFID芯片，控制第七LED灯呈白色灯光闪烁且随时间延长灯光闪烁逐渐增强，模拟接触不良故障电弧现象，第六LED灯或第七LED灯工作的同时第三配电箱内的断路器发出跳闸动作。

更进一步地，所述漏电模块包括第四配电箱和漏电单元，所述漏电单元包括第一插座、电缆L、电缆N、电缆PE、受潮模拟柱、炭化模拟柱、绝缘老化模拟柱以及旋转按钮，所述第四配电箱的三相输出线分别与电缆L、电缆N以及电缆PE连接，电缆L、电缆N以及电缆PE还分别连接第一插座的三个电极接口，所述旋转按钮接有指针，所述指针一端电连接有漏电指示灯，所述受潮模拟柱、炭化模拟柱以及绝缘老化模拟柱的一端均与电缆L、电缆N、电缆PE中的一根电缆连接，受潮模拟柱、炭化模拟柱以及绝缘老化模拟柱的另一端均悬空，所述指针的另一端在旋转按钮的作用下与受潮模拟柱、炭化模拟柱或者绝缘老化模拟柱接触，漏电指示灯亮。

再进一步地，所述显示装置还包括第三LED灯、第四三LED灯和第五LED灯，所述受潮模拟柱内置第三LED灯，炭化模拟柱内置第四LED灯，绝缘老化模拟柱内置第五LED灯，所述指针的另一端在旋转按钮的作用下与受潮模拟柱、炭化模拟柱或者绝缘老化模拟柱接触时，对应的LED灯亮，漏电指示灯亮。

再进一步地，所述电气火灾演示箱还包括模拟人模块，所述模拟人模块为人形结构且体积小于等于旋转按钮体积，所述模拟人模块的手指通过电缆线与其身体内的驱动电路连接，模拟人模块的手指与旋转按钮的指针连接，当指针的另一端在旋转按钮的作用下与受潮模拟柱、炭化模拟柱或者绝缘老化模拟柱接触时，模拟人模块带电跳动，模拟漏电导致的人体触电。

进一步地，所述电气火灾演示箱还包括可燃物模块，可燃物模块置于故障模块所在线缆上，若主控模块检测故障模块所在线缆上还接有可燃物模块，则显示装置以故障模块为中心模拟电气故障引发火灾及火灾蔓延的整个过程。

更进一步地，所述显示装置还包括第八LED灯，所述可燃物模块包括第三RFID芯片，所述第八LED灯与主控模块连接，可燃物模块放置在电气火灾演示箱线路上时，第三RFID芯片与电气火灾演示箱线路上的RFID天线通讯，主控模块感知可燃物模块，主控模块控制第八LED灯点亮。

进一步地，所述显示装置还包括LCD显示屏，所述LCD显示屏与主控模块连接。

本发明还提供采用上述一种电气火灾演示箱进行演示的演示方法，所述方法包括：当操作者将故障模块接入电气火灾演示箱线路时，主控模块检测到故障模块的接入信号，显示装置显示故障模块接入后的现象，模拟电气线路处于不同故障。

本发明的优点在于：

(1)本发明注重体验和交互，电源通过变压器转换为安全电压以后与主控模块的电源接口连接，所有人体触摸、交互区域均采用安全电压，不会引发触电事故，不存在安全隐患。

(2)本发明只要操作者将短路模块、过负荷模块、漏电模块、接触不良模块或者可燃物模块接入不同场景的电气火灾演示箱线路即可模拟不同类型的电气故障及火灾发生和蔓延情况，本发明中模拟场景、模拟电路已经搭接好，操作人员可根据自己对用电安全的理解，将各模块放入电气火灾模拟演示箱线路上即可，不需要专业人士搭接电路，同时通过显示装置显示模块接入以及火灾蔓延现象，直观展示整个实验过程，整个操作过程无需要专业人员操作和讲解，适用于对社会大众进行电气火灾消防宣传。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的一种电气火灾演示箱的架构示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种电气火灾演示箱的短路模块一种实施方式示意图；

图3为本发明实施例所提供的一种电气火灾演示箱的短路模块又一种实施方式示意图；

图4为本发明实施例所提供的一种电气火灾演示箱的短路模块再一种实施方式示意图；

图5为本发明实施例所提供的一种电气火灾演示箱的过负荷模块示意图；

图6为本发明实施例所提供的一种电气火灾演示箱的接触不良模块示意图；

图7为本发明实施例所提供的一种电气火灾演示箱的漏电模块示意图；

图8为本发明实施例所提供的一种电气火灾演示箱的可燃物模块示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种电气火灾演示箱，包括主控模块1、短路模块2、过负荷模块3、接触不良模块4、漏电模块5、可燃物模块6、显示装置7、电源9以及变压器10，显示装置7包括LCD显示屏11，故障模块包括短路模块2、过负荷模块3、接触不良模块4以及漏电模块5中的一个或多个，但不限于这些模块。所述电源9通过变压器10转换为安全电压以后与主控模块1的电源接口连接，所述短路模块2、过负荷模块3、接触不良模块4、漏电模块5以及可燃物模块6分别与主控模块1通讯连接，所述显示装置7与所述主控模块1连接；所述LCD显示屏11与主控模块1连接。

当操作者将短路模块2、过负荷模块3、接触不良模块4、漏电模块5或者可燃物模块6接入电气火灾演示箱线路时，主控模块1检测到对应模块的接入信号并且显示装置7中指示对应模块的LED灯点亮，并显示相应的灯光颜色和灯光强度，模拟电气线路处于不同故障或燃烧场景，当然，本领域一般技术人员容易理解，也可以通过其他显示方式来显示对应的模块接入状况以及各种场景；短路模块2、过负荷模块3、漏电模块5或者接触不良模块4中一个或多个故障模块接入以后，若主控模块1检测故障模块所在线缆上还接有可燃物模块6，则显示装置7中的LED灯以相应的故障模块为中心蔓延点亮，模拟电气故障引发火灾及火灾蔓延的整个过程。

本发明提供的一种电气火灾演示箱可进行多个场景不同类型电气故障引发火灾的演示。可根据不同用电场景，针对电气安全方面的知识进行模拟展示，如短路模块2应用场景为起居室，展现直接短路、潮湿路径短路、炭化路径短路等多种短路情况，以及短路引发火灾的情况。负荷模块3应用场景为厨房，展现电路过载和电缆堆积造成的异常发热，及引发火灾的情况。接触不良模块4应用场景为卧室，展现接触不良放电和接触不良发热，引发火灾的情况。漏电模块5应用场景为卫生间，展示漏电引发安全事故和引发火灾的情况。该演示箱采用市电AC 220V供电，演示箱内部电源9采用安全电压36V及以下电压供电。电气火灾演示箱含有多个场景模块，每个场景模块内含搭建场景的模块和组件，如：起居室包括沙发、电视、空调等，厨房包括橱柜、燃气灶等，卫生间包括洗手池、马桶、浴缸等，卧室包括床、柜等，办公室/书房包括桌子、台灯等。电气火灾演示箱含有电气演示组件，组件可以为具体电气产品也可以为抽象的电气产品。具体电气产品如：断路器、电缆、某个类型的负载(模拟电视机、电饭煲、空调等)。也可以通过卡通形象虚拟成的电气设备在LCD显示屏11中显示。以下对火灾演示箱中各模块进行介绍，模块的应用场景优选为以上介绍的起居室、厨房、卧室等，实际应用中，对应用场景不做特别的限定。

如图2所示，所述显示装置7包括第一LED灯203，短路模块2包括第一配电箱(图未示)和短路单元，所述短路单元包括一段第一电缆201、短路插件202、以及第一RFID芯片204，第一LED灯203为显示装置7中的一个灯，但是其布置在短路单元内。所述第一LED灯203以及第一配电箱均与主控模块1连接，第一LED灯203与主控模块1连接线上接有开关传感器205，电气火灾演示箱的线路上包括RFID天线，所述短路单元放置于电气火灾演示箱的线路上时，RFID天线与第一RFID芯片204通讯，主控模块1感知到短路单元，所述第一电缆201、第一LED灯203以及第一RFID芯片204均封装在透明的第一壳体206内，所述开关传感器205布置在第一壳体206外部，所述短路插件202活动卡接在所述第一壳体206上且位于第一电缆201正上方，按下短路插件202时，触碰开关传感器205，第一LED灯203点亮发出高亮度红色，代表短路线路的高危险性，高亮度红色是通过主控模块1对第一LED灯203的显示帧数进行设置，1秒显示的帧数决定亮度强弱，帧数是主控模块1预设的。同时第一配电箱内的断路器发出跳闸动作，若主控模块1检测短路单元所在线缆上还接有可燃物模块6，则显示装置中布置在短路模块2中的所有LED灯以短路单元为中心蔓延点亮，模拟短路故障引发火灾及火灾蔓延的整个过程。

作为进一步的改进，所述短路模块2的应用场景中所有电缆外侧有温度柱(图未示)，刻有温度数值，灯光高度对应数值表示电缆的温度。当电缆处于正常运行状态时，温度柱呈现绿色，灯光高度对应实际电缆温度；当电缆处于短路故障状态时，温度先呈现黄色，逐渐过渡到红色，灯光高度逐渐上升，最后对应故障状态下的电缆温度。灯光高度与温度值的对应主要是通过温度传感器检测电缆温度通过运放以及A/D转换以后给主控模块1，主控模块1将温度值转化为灯光高度值通过LCD显示出来。

短路模块2主要展示电路发生钉子钉入电缆直接短路、潮湿路径短路、炭化路径短路等多种电路故障导致短路的情况，以及短路可能引发火灾的情况。主要模拟日常生活中的常用电路。如：电视机供电线路，空调供电线路等。模拟上述电路在发生以下情况时发生短路的情况：1、钉子钉入墙面，误订入墙内电缆发生电路短路情况。2、电路中有连接点，连接点因保护措施不足，在潮湿空气中形成潮湿路径短路的情况。3、电路绝缘层炭化，炭化路径形成电路短路的情况。上述短路情况发生后，引发火灾的模拟。

以下分条介绍钉子钉入电缆直接短路、潮湿路径短路、炭化路径短路，继续参阅图2，所述短路插件202具体是主视图为钉子状，一端有尖端另一端具有膨大部的T型结构，模拟钉子钉入电缆直接短路，所述短路插件202活动卡接在所述第一壳体206上且位于第一电缆201正上方，膨大部正对开关传感器205，按下短路插件202时，膨大部触碰开关传感器205，短路插件202底部的尖端与第一电缆201接触，模拟钉子插入第一电缆201，第一电缆201的作用是模拟实际的电缆，实际上第一电缆201不通电，只是为了直观的展示这一现象而布置的电缆。电路进入钉子短路模式直接短路时，LCD显示屏11上电路短路点至第一配电箱之间的电缆用高亮光显示，电路上电气负载303处于失电状态。如电路短路点附近有可燃物模块6，则LCD显示屏11上显示火灾蔓延过程。

如图3所示，所述短路插件202具体是储水箱通过按钮接有管道，管道末端为喷嘴，模拟潮湿路径短路，管道活动卡接在所述第一壳体206上且位于第一电缆201正上方，通过按下按钮可将水喷洒在电缆连接点处，按钮作为水管的水阀，按钮内置开关传感器205，按压出水的同时，开关传感器205也触发，第一LED灯203点亮，表示第一电缆201连接点潮湿导致短路。LCD显示屏11中电路短路点至第一配电箱之间的电缆用高亮光显示，电路上电气负载303处于失电状态。如电路短路点附近有可燃物模块6，则LCD显示屏11上显示火灾蔓延过程。

如图4所示，所述短路插件202具体由第一石墨盒2021、石墨管道2022和第二石墨盒2023组成，石墨管道2022活动卡接在所述第一壳体206上且位于第一电缆201正上方，石墨管道2022两端部分别固定连接第一石墨盒2021和第二石墨盒2023，第一石墨盒2021以及第二石墨盒2023均与石墨管道2022相通，第一石墨盒2021和第二石墨盒2023平行且与石墨管道2022一起呈工字型，第二石墨盒2023位于第一电缆201的L线和N线的间隙处，图中两个标识第一电缆201分别为L线和N线，按下第一石墨盒2021的开关按钮，从第一石墨盒2021添加石墨，石墨经石墨管道2022进入第二石墨盒2023，模拟碳化路径导致的第一线缆短路，第一石墨盒2021的开关按钮内置开关传感器205，按下第一石墨盒2021的开关按钮的同时，触发开关传感器205，第一LED灯203点亮，表示碳化路径导致的短路现象。LCD显示屏11上电路短路点至第一配电箱之间的电缆用高亮光显示，电路上电气负载303处于失电状态。如电路短路点附近有可燃物模块6，则LCD显示屏11上显示火灾蔓延过程。需要说明的是，当需要再次进行演示时，将如图4所示的短路模块2倒置，石墨从第二石墨盒2023返回第一石墨盒2021，再次按下第一石墨盒2021的开关按钮，使得石墨通道关闭，恢复为未进行短路模拟的状态。

如图5所示，过负荷模块3展现电路因过电流引发过负荷和电路因铺设不当行程电缆堆积造成的异常发热的情况，引发火灾。所述显示装置7还包括第二LED灯304，所述过负荷模块3包括第二配电箱305和过负荷单元(图未标)，过负荷单元包括第二电缆301、若干串联的插线板302以及若干负载303，第二LED灯304为显示装置7中的一个灯，但是其布置在过负荷模块3内。所述第二配电箱305通过第二电缆301连接若干串联的插线板302，第二电缆301由透明或者半透明凝胶包裹第二LED灯304，第二LED灯304以及第二配电箱305与主控模块1连接，若干负载303均内置第二RFID芯片(图未示)，负载303具有第一插头(图未示)，插线板302具有若干插孔(图未示)，第一插头插入插线板302的插孔，RFID天线与第二RFID芯片通讯，主控模块1感知到过负荷单元，当接入第二线缆的负荷超出主控模块1预设的负荷值时，第二LED灯304点亮发出高亮度红色，代表过负荷线路的高危险性，高亮度红色是通过主控模块1对第二LED灯304的显示帧数进行设置，1秒显示的帧数决定亮度强弱，帧数是主控模块1预设的。同时第二配电箱305内的断路器发出跳闸动作，若主控模块1检测过负荷单元所在线缆上还接有可燃物模块6，则显示装置中布置在过负荷模块3中的所有LED灯以过负荷单元为中心蔓延点亮，模拟过负荷故障引发火灾及火灾蔓延的整个过程。

负载303指电路中的常用负载，如：电饭煲、电烤箱、电热水壶、电磁炉、电饼铛、热水器等电气设备。本发明中采用底部具有第一插头，上面为不同形状的模块组成。模块上侧具有指示灯、开关摁键，模块内部具有第二RFID芯片。当负载303模块插入插线板302后，插线板302附近的与主控模块1连接的RFID天线可以感知到模块内部RFID芯片，进而主控模块1可以识别出故障的类型。上述所描述第二配电箱305、第二电缆301、插线板302、负载303均布置在一个独立场景中，例如：厨房场景。

实际演示过程中，过负荷演示的内容可以为：1、可模拟单个插线板302、两个插线板302或多个插线板302串联连接，随着用电负荷的增多，由于电路中接入的负荷超出电缆承载量，最前端线路出现过负荷情况，如果存在可燃物模块6，则引发火灾，通过LED灯蔓延点亮，模拟火灾蔓延。2、第二电缆301堆积或第二电缆301捆扎对散热不利，在电缆截面积相同的情况下，把单根电缆换成捆扎电缆，在相同负载303情况下，捆扎电缆发热量大于单根电缆，易导致电缆绝缘层损坏，引发电气故障，电气故障位置处，如果故障点附近存在可燃物模块6，则引发火灾，通过LED灯蔓延点亮，模拟火灾蔓延。

如图6所示，接触不良模块4展现接触不良发热和接触不良故障电弧，引发火灾的情况。所述显示装置7还包括第六LED灯(图未示)和第七LED灯(图未示)，所述接触不良模块4包括第三配电箱405和接触不良单元(图未标)，所述接触不良单元包括第三电缆401、第二插座402、第二插头403以及第三插头404，第三配电箱405通过第三电缆401与第二插座402连接，所述第二插头403以及第三插头404的外壳均为透明或者半透明，第二插头403内置与主控模块1连接的第六LED灯以及第四RFID芯片(图未示)，第三插头404内置与主控模块1连接的第七LED灯以及第五RFID芯片(图未示)，第二插头403插入第二插座402时，主控模块1感应到第四RFID芯片，控制第六LED灯呈红色且随时间延长亮度逐渐增强，模拟接触不良故障发热现象，随时间延长亮度逐渐增强是通过主控模块1设置随时间增加第六LED灯显示帧数逐渐增多，第三插头404插入第二插座402时，主控模块1感应到第五RFID芯片，控制第七LED灯呈白色灯光闪烁且随时间延长灯光闪烁逐渐增强，模拟接触不良故障电弧现象，第六LED灯或第七LED灯工作的同时第三配电箱405内的断路器发出跳闸动作，若主控模块1检测接触不良单元所在线缆上还接有可燃物模块6，则显示装置中布置在接触不良模块4中的所有LED灯以接触不良单元为中心蔓延点亮，模拟接触不良故障引发火灾及火灾蔓延的整个过程。

接触不良模块4主要模拟日常生活中的常用电路。如：手机充电线路，台灯供电线路等。模拟上述电路在发生接触不良情况时的故障情况：1、接触不良发热，第二插头403和第二插座402之间因连接不紧密，导致第二插头403连接处产生高温，高温通过导线进行热量传递，散热路径遇到可燃物模块6，发生火灾。第二插头403和第二插座402的某一个点发生接触不良，接触不良点在LCD显示屏11中用红色高亮光标识，根据热传导原理，红色高亮光位置随着接触不良发生的时间延长，区域逐渐变大。随后逐渐蔓延到第二插头403和第二插座402的外围区域，当与可燃物模块6接触，则LCD显示屏11显示火灾蔓延过程。2、接触不良产生故障电弧，第二插头403和第二插座402之间的间隙处于某个区间，连接点处产生故障电弧，故障电弧高温引燃周围可燃物模块6，引发火灾。第二插头403和第二插座402的在某个区域出现空隙，图中箭头表示第二插头403和第二插座402的在横向存在间隙，接触不良区域出现电弧，在LCD显示屏11中电弧区域用白色高亮光标识，其他区域用红色高亮标识，随着接触不良发生的时间延长，区域逐渐变大。随后逐渐蔓延到第二插头403和第二插座402的外围区域，当与可燃物模块6接触，则LCD显示屏11上显示火灾蔓延过程。

如图7所示，漏电模块5展示漏电引发安全事故和漏电故障引发火灾的情况。所述漏电模块5包括第四配电箱509和漏电单元(图未标)，所述漏电单元包括第一插座501、电缆L、电缆N、电缆PE、受潮模拟柱502、炭化模拟柱503、绝缘老化模拟柱504以及旋转按钮505，受潮模拟柱502、炭化模拟柱503、绝缘老化模拟柱504均由磨砂半透明材料制成的半透明柱状体，所述第四配电箱509的三相输出线分别与电缆L、电缆N以及电缆PE连接，电缆L、电缆N以及电缆PE还分别连接第一插座501的三个电极接口508，第一插座501用于连接电路负载，所述旋转按钮505接有指针5051，如图所示，指针5051可以为多个，便于同时演示3重情形引起的漏电故障。所述指针5051一端电连接有漏电指示灯506，所述受潮模拟柱502、炭化模拟柱503以及绝缘老化模拟柱504的一端均与电缆L、电缆N、电缆PE中的一根电缆连接，受潮模拟柱502、炭化模拟柱503以及绝缘老化模拟柱504的另一端均悬空，所述指针5051的另一端在旋转按钮505的作用下与受潮模拟柱502、炭化模拟柱503或者绝缘老化模拟柱504接触，漏电指示灯506亮。所述电气火灾演示箱上具有旋转按钮505固定柱，旋转按钮505固定柱具有外螺纹，旋转按钮505具有内螺纹，内螺纹与外螺纹螺纹传动连接，旋转按钮505的外壳安装有与旋转按钮505轴心垂直的指针5051，当转动旋转按钮505，指针5051随之旋转拨动。

所述显示装置7还包括第三LED灯(图未示)、第四三LED灯(图未示)和第五LED灯(图未示)，所述受潮模拟柱502内置第三LED灯，炭化模拟柱503内置第四LED灯，绝缘老化模拟柱504内置第五LED灯，所述指针5051的另一端在旋转按钮505的作用下与受潮模拟柱502、炭化模拟柱503或者绝缘老化模拟柱504接触时，受潮模拟柱502、炭化模拟柱503或者绝缘老化模拟柱504通电，对应的内置的LED灯通电，对应的LED灯亮，漏电指示灯506亮。第三LED灯、第四LED灯、第五LED灯为显示装置7中的灯，但是其布置在漏电模块5内。

所述电气火灾演示箱还包括模拟人模块(图未示)，所述模拟人模块为人形结构且体积小于等于旋转按钮505体积，所述模拟人模块的手指通过电缆线与其身体内的驱动电路连接，模拟人模块的手指与旋转按钮505的指针5051连接，手指与旋转按钮505的指针5051的连接可以为固定连接也可以为非接触式即通过操作者手持模拟人模块的手指触碰旋转按钮505的指针5051，当指针5051的另一端在旋转按钮505的作用下与受潮模拟柱502、炭化模拟柱503或者绝缘老化模拟柱504接触时，模拟人模块带电跳动，模拟漏电导致的人体触电。需要说明的是，模拟人模块的形状不做特别的限定，模拟人模块的内部驱动电路不在本申请的保护范围，可以采用任何一种能够驱动物体轻微跳动的电路结构，以达到模拟人体触电场景的目的。

漏电模块5主要模拟卫生间潮湿环境中的常用电路。如：卫生间的带电插座等。当漏电模块5的电路对大地漏电，即漏电指示灯506亮时，会形成对地故障电弧，故障电弧能量大、温度高。如故障点周围存在可燃物模块6，则LCD显示屏11显示火灾蔓延过程。操作人员演示一根与PE线或大地连通的移动电极507靠近L线时，LCD显示屏发出电弧闪烁光。图中虚线箭头表示移动电极507靠近L线的过程。

如图8所示，可燃物模块6模拟典型的可燃物，所述显示装置7还包括第八LED灯602，所述可燃物模块6包括第三RFID芯片601，所述第八LED灯602与主控模块1连接，可燃物模块6放置在电气火灾演示箱线路上时，第三RFID芯片601与电气火灾演示箱线路上的RFID天线通讯，主控模块1感知可燃物模块6，主控模块1控制第八LED灯602点亮。第八LED灯602为显示装置7中的灯，但是其布置在可燃物模块6内。

需要说明的是，主控模块1对实验过程进行实时控制，并根据实验的需要，在预设的关键节点通过LCD显示屏11播放视频，为电气安全注意事项以及电气故障可能造成危害进行视频动画讲解。

本发明各配电箱均包括断路器、剩余电流保护器以及故障电弧探测器，保护电路安全的同时，演示故障引起的断路器跳闸动作。

本发明短路单元、过负荷单元、接触不良单元以及可燃物模块6与主控模块1的连接方式采用的RFID芯片与RFID天线的通讯连接，实际应用中，可以采用有线连接通过开关控制接入与否，也可以采用红外发射和红外接收的方式，只要能够使得主控模块1接收到各单元和模块的信号即可，对于连接方式不做特别的限定。

与本发明所提供的一种电气火灾演示箱相对应的，一种电气火灾演示箱进行演示的演示方法，所述方法包括：操作者将短路模块2、过负荷模块3、漏电模块5、接触不良模块4或者可燃物模块6接入电气火灾演示箱线路，主控模块1检测到对应模块的接入并且显示装置7中指示对应模块的LED灯点亮，并显示相应的灯光颜色和灯光强度，模拟电气线路处于不同故障或燃烧场景；短路模块2、过负荷模块3、漏电模块5或者接触不良模块4中一个或多个故障模块接入以后，若主控模块1检测故障模块所在线缆上还接有可燃物模块6，则显示装置7中的LED灯以故障模块为中心蔓延点亮，模拟电气故障引发火灾及火灾蔓延的整个过程。显示装置7中的LED灯除了上述布置在各个模块内的灯以外还有很多，布置在演示箱的各处，方便模拟火灾蔓延的场景。

通过以上方案，本发明提供的一种电气火灾演示箱及其演示方法，通过将电源9通过变压器10转换为安全电压以后与主控模块1的电源9接口连接，演示箱内的供电电源9为安全电压，不会引发触电事故，不存在安全隐患，同时，本发明只要操作者将短路模块2、过负荷模块3、漏电模块5、接触不良模块4或者可燃物模块6接入电气火灾演示箱线路即可模拟不同的故障情形，各模块电路已经搭接好，只需要将各模块放入演示箱线路上即可，不需要专业人士搭接电路，同时通过显示装置7显示模块接入以及火灾蔓延现象，直观展示整个实验过程，不需要专业人员操作和讲解，适用于对社会大众进行电气火灾消防宣传。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种电气火灾演示箱，其特征在于，包括主控模块、至少一个故障模块、显示装置、电源以及变压器，所述电源通过变压器转换为安全电压以后与主控模块的电源接口连接，所述故障模块以及显示装置分别与主控模块连接；

当操作者将故障模块接入电气火灾演示箱线路时，主控模块检测到故障模块的接入信号，显示装置显示故障模块接入后的现象，模拟电气线路处于不同故障。

2.根据权利要求1所述的一种电气火灾演示箱，其特征在于，所述故障模块包括短路模块、过负荷模块、漏电模块以及接触不良模块，短路模块、过负荷模块、漏电模块或者接触不良模块中一个或多个故障模块接入电气火灾演示箱线路。

3.根据权利要求2所述的一种电气火灾演示箱，其特征在于，所述显示装置包括第一LED灯，所述短路模块包括第一配电箱和短路单元，短路单元包括一段第一电缆、短路插件以及第一RFID芯片，所述第一LED灯以及第一配电箱均与主控模块连接，第一LED灯与主控模块连接线上接有开关传感器，电气火灾演示箱的线路上包括RFID天线，所述短路单元放置于电气火灾演示箱的线路上时，RFID天线与第一RFID芯片通讯，主控模块感知到短路单元，所述第一电缆、第一LED灯以及第一RFID芯片均封装在透明的第一壳体内，所述开关传感器布置在第一壳体外部，所述短路插件活动卡接在所述第一壳体上且位于第一电缆正上方，按下短路插件时，触碰开关传感器，第一LED灯点亮，同时第一配电箱内的断路器发出跳闸动作。

4.根据权利要求2所述的一种电气火灾演示箱，其特征在于，所述过负荷模块包括第二配电箱和过负荷单元，所述显示装置还包括第二LED灯，所述过负荷单元包括第二电缆、若干串联的插线板以及若干负载，所述第二配电箱通过第二电缆连接若干串联的插线板，第二电缆由透明或者半透明凝胶包裹第二LED灯，第二LED灯以及第二配电箱均与主控模块连接，若干负载均内置第二RFID芯片，负载具有第一插头，插线板具有若干插孔，第一插头插入插线板的插孔，RFID天线与第二RFID芯片通讯，主控模块感知到过负荷单元，当接入第二线缆的负荷超出主控模块预设的负荷值时，第二LED灯点亮，模拟过负荷，同时第二配电箱内的断路器发出跳闸动作。

5.根据权利要求2所述的一种电气火灾演示箱，其特征在于，所述显示装置还包括第六LED灯和第七LED灯，所述接触不良模块包括第三配电箱和接触不良单元，所述接触不良单元包括第三电缆、第二插座、第二插头以及第三插头，第三配电箱通过第三电缆与第二插座连接，所述第二插头以及第三插头的外壳均为透明或者半透明，第二插头内置与主控模块连接的第六LED灯以及第四RFID芯片，第三插头内置与主控模块连接的第七LED灯以及第五RFID芯片，第二插头插入第二插座时，主控模块感应到第四RFID芯片，控制第六LED灯呈红色且随时间延长亮度逐渐增强，模拟接触不良故障发热现象，第三插头插入第二插座时，主控模块感应到第五RFID芯片，控制第七LED灯呈白色灯光闪烁且随时间延长灯光闪烁逐渐增强，模拟接触不良故障电弧现象，第六LED灯或第七LED灯工作的同时第三配电箱内的断路器发出跳闸动作。

6.根据权利要求2所述的一种电气火灾演示箱，其特征在于，所述漏电模块包括第四配电箱和漏电单元，所述漏电单元包括第一插座、电缆L、电缆N、电缆PE、受潮模拟柱、炭化模拟柱、绝缘老化模拟柱以及旋转按钮，所述第四配电箱的三相输出线分别与电缆L、电缆N以及电缆PE连接，电缆L、电缆N以及电缆PE还分别连接第一插座的三个电极接口，所述旋转按钮接有指针，所述指针一端电连接有漏电指示灯，所述受潮模拟柱、炭化模拟柱以及绝缘老化模拟柱的一端均与电缆L、电缆N、电缆PE中的一根电缆连接，受潮模拟柱、炭化模拟柱以及绝缘老化模拟柱的另一端均悬空，所述指针的另一端在旋转按钮的作用下与受潮模拟柱、炭化模拟柱或者绝缘老化模拟柱接触，漏电指示灯亮。

7.根据权利要求6所述的一种电气火灾演示箱，其特征在于，所述显示装置还包括第三LED灯、第四三LED灯和第五LED灯，所述受潮模拟柱内置第三LED灯，炭化模拟柱内置第四LED灯，绝缘老化模拟柱内置第五LED灯，所述指针的另一端在旋转按钮的作用下与受潮模拟柱、炭化模拟柱或者绝缘老化模拟柱接触时，对应的LED灯亮，漏电指示灯亮。

8.根据权利要求6所述的一种电气火灾演示箱，其特征在于，还包括模拟人模块，所述模拟人模块为人形结构且体积小于等于旋转按钮体积，所述模拟人模块的手指通过电缆线与其身体内的驱动电路连接，模拟人模块的手指与旋转按钮的指针连接，当指针的另一端在旋转按钮的作用下与受潮模拟柱、炭化模拟柱或者绝缘老化模拟柱接触时，模拟人模块带电跳动，模拟漏电导致的人体触电。

9.根据权利要求1所述的一种电气火灾演示箱，其特征在于，还包括可燃物模块，可燃物模块置于故障模块所在线缆上，若主控模块检测故障模块所在线缆上还接有可燃物模块，则显示装置以故障模块为中心模拟电气故障引发火灾及火灾蔓延的整个过程。

10.根据权利要求9所述的一种电气火灾演示箱，其特征在于，所述显示装置还包括第八LED灯，所述可燃物模块包括第三RFID芯片，所述第八LED灯与主控模块连接，可燃物模块放置在电气火灾演示箱线路上时，第三RFID芯片与电气火灾演示箱线路上的RFID天线通讯，主控模块感知可燃物模块，主控模块控制第八LED灯点亮。

11.根据权利要求1所述的一种电气火灾演示箱，其特征在于，所述显示装置还包括LCD显示屏，所述LCD显示屏与主控模块连接。

12.采用权利要求1-11任一项所述的一种电气火灾演示箱进行演示的演示方法，其特征在于，所述方法包括：当操作者将故障模块接入电气火灾演示箱线路时，主控模块检测到故障模块的接入信号，显示装置显示故障模块接入后的现象，模拟电气线路处于不同故障。

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